涪陵頁巖氣田復雜情形下的固井質量評價

摘 要：在焦石壩地區的固井質量評價過程中，出現了海相碳酸鹽巖快速地層、高密度油基鉆井液、低密度水泥漿等復雜情形，需要深入分析測井資料信息和地層的地球物理特性，以便研究不同情況的形成機理，從而給出更為合理的固井解釋評價結果。

關鍵詞：固井質量評價；聲波變密度測井；高密度油基鉆井液；低密度水泥漿

焦石壩區塊位于四川盆地川東高陡褶皺帶。由于開采的需要，高溫高壓的深部鉆探增多，水平井大幅度增加，加之低壓易漏地層的出現和水平井段長、斜度大等情況對固井水泥漿體系和測井儀器的影響，形成了一些復雜情形的固井質量評價問題。

目前，國內外用于固井質量評價方法主要有聲幅-變密度測井技術、扇區水泥膠結測井技術、環井周超聲波測井技術、水泥評價測井技術和套后成像測井技術。焦石壩工區頁巖氣井水平段固井質量檢測主要采用聲幅-變密度測井和八扇區水泥膠結測井方法。

1 固井質量評價原理

固井質量評價是基于聲波變密度測井資料和八扇區水泥膠結測井資料對水泥膠結的聲波反映。

1.1 聲波變密度測井（CBL-VDL）

聲波變密度測井需測量經由套管、水泥環、地層傳來的聲波幅度，并根據時間刻度將聲波信號轉化為相應的灰度信息形成VDL變密度圖，并根據灰度圖確定一、二界面的膠結情況。

1.2 八扇區水泥膠結測井（RIB）

RIB八扇區水泥膠結測井儀是聲波測井儀，接收探頭測出不同方位8條聲波幅度曲線，每條曲線顯示45度張開角內水泥膠結情況，由于探頭距信號發生器只有18英寸，因此，儀器很容易檢測出水泥膠結微環中存在的細小問題。利用RIB可以形象、直觀地分辨水泥環向、縱向的膠結不均勻性。

2 固井質量評價中的復雜情形

2.1 海相碳酸鹽巖快速地層

焦石壩區塊上部地層是以致密灰巖、云質灰巖為主，為碳酸鹽巖地層，地層骨架聲波時差為≤50μs/ft，而套管聲波時差為50μs/ft，因此聲波在快速地層中的傳播速度大于套管的聲波傳播速度，在記錄采樣中地層波首波到達時間與套管波基本相同或超前，使得套管波與地層波相互疊合，表現為聲波幅度值增大和變密度波形的重疊。一方面，單以聲波幅度大小來評價一界面固井質量，由于聲幅曲線受到了快速地層的影響，會造成固井質量的錯誤判斷。另一方面波形的重疊也不能正確識別套管波和地層波，針對這點國內一些學者也提出了自己的解決方法。

蘇遠大等[1]通過研究發現套管波、快速地層、慢速地層頻率特性差別較大；在頻域內計算套管波能量能有效消除快速地層對固井一界面評價的影響。針對復雜巖性地層的二界面固井質量評價，結合現場變密度測井資料研究發現，地層波能量不僅反映固井二界面膠結情況且受地層聲速的嚴重影響，即一、二界面水泥完全膠結時地層波能量和聲波時差存在一定的指數關系。地層波能量和聲波時差的關系，可作為定性評價二界面固井質量的參考。

2.2 高密度油基鉆井液

頁巖氣開發的前期為抑制頁巖水化膨脹、維護井壁穩定，在水平段鉆進過程均采用高密度油基鉆井液。井筒充滿油基鉆井液，這些含有鉆屑的油基鉆井液會牢牢粘附在井壁和套管壁上，親油性溶液無法與水泥很好固結，為了保證固井質量，會在固井前用前置液清洗和沖刷，將親油性的井壁和套管壁反轉為親水性的井壁和套管壁。通過多口井固井資料的研究，固井前洗井不徹底，套管壁上殘留的油膜造成水泥漿和套管壁不能夠完全膠結，導致水泥環與套管間、地層存在微環隙，會進一步影響到固井質量評價。

2.3 低密度水泥漿

焦石壩地區地層復雜，在砂泥巖剖面、水平段長封固井段中，為了防止低壓、易漏地層發生固井漏失和油氣上竄，普遍采用了低密度水泥漿固井技術。采用低密度水泥固井，影響固井質量評價標準的主要因素是低密度水泥的聲耦合比高密度水泥的聲耦合差，進行聲波變密度測井時，套管首波幅度值增大，按常規水泥固井質量評價標準對低密度固井質量評價，會造成錯誤的結果。

根據章成廣等[2]通過數值模擬的方法研究出低密度水泥與固井的規律并采用校正圖版和校正公式以此改進低密度水泥漿固井時的質量評價。

3 復雜情況綜合評價方法

3.1 快速地層

3.1.1 一、二界面膠結良好

當一、二界面膠結好時，基于快速地層的特性，地層波比套管波提前達到接收器，在變密度波形圖上清晰顯示出地層波前置的情況，由于接收到的聲能增加，聲波幅度和RIB三條聲幅值均有增加，故不能采用相對幅度值法來評價一界面。但通過八扇區聲波膠結圖的顯示及變密度波形中清晰辨認出的地層波信號，可用來評價一、二界面固井質量。

3.1.2 一、二界面膠結中等

在一、二界面膠結中等的情況下，快速地層段，當發射器發出信號，接收器同時收到地層波與套管波的信號，聲能的疊加使測量的聲幅值增加，不能作為一界面評價的依據。在變密度圖上首波信號加強，條帶粗且直，但后續波仍能顯示出一些地層信息。

3.2 高密度油基鉆井液

由于油基鉆井液在接箍處未驅替干凈，在套管壁上仍有殘留，通過RIB測井資料特征顯示，最大、最小、平均聲幅值之間差異較大，接箍處聲幅值有明顯增大但低于空套時聲幅值，八扇區成果圖上接箍處有明顯土黃色顯示，并規律分布，大小均一。相對應的變密度圖上，套管波有較弱顯示，地層波清晰。故根據平均聲幅值及波形綜合評價，油膜的地方一界面膠結好，二界面膠結良好。

3.3 低密度水泥漿

江萬哲等[3]數值模擬得到了低、高密度水泥固井時一界面完全膠結和存在縫隙時的理論波形。低密度水泥比高密度水泥套管波幅度大，經計算在環隙寬度2mm時，自由套管/低密度/高密度的套管波幅度比為1/0.793/0.452，說明在相同條件下，在低密度水泥固井時用套管波幅度評價一界面固井質量所使用的相對幅度值要高于高密度水泥。

在實際解釋低密度水泥固井質量時會放寬其解釋標準，綜合考慮聲波幅值、變密度波形來評價一、二界面固井質量。

4 結束語

（1）涪陵地區由于鉆探地層的變化和施工工藝的改進，復雜情況總是在不斷出現和不斷變化，影響因素多，解釋評價困難，需要深入分析CBL、VDL測井資料信息以及地層的地球物理特性，盡可能研究不同信息的形成機理，力求給出準確合理解釋和評價結論。

（2）大多復雜情況采用聲幅測井、聲波變密度測井等單一的測井手段會給解釋帶來盲區和多解性，已無法滿足固井質量評價的要求。建議采用更為先進的固井質量測井評價方法，如RIB、SBT、CAST-V等新技術，針對不同的復雜情形選擇有利的測井方法進行評價。

（3）在進行固井質量評價時，要參考鉆井工藝、錄井錄取的地層資料、裸眼測井資料等多項內容，綜合考慮不同狀態下固井質量的評價標準，以給出最為合理的評價結果。

參考文獻

[1]蘇遠大.地層聲速對固井質量評價的影響及消除方法[J].石油鉆探技術，2005，33（4）.

[2]章成廣，李維彥.低密度固井質量聲波測井評價方法研究[J].石油天然氣學報，2005，27（4）.

[3]江萬哲，章成廣，陳義群.低密度水泥固井對套管波幅度的影響及其校正方法[J].石油天然氣學報，2008，30（5）.

作者簡介：曹雅茹（1983-），女，漢，湖南安鄉，2011年畢業于中國石油大學（華東）資源勘查工程專業，助理工程師，中石化江漢石油工程有限公司測錄井公司，現從事測錄井測井資料綜合解釋與評價工作。